Nazwa modułu: Sieci komputerowe

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: JIS-1-306-s Punkty ECTS: 5

Wydział: Fizyki i Informatyki Stosowanej

Kierunek: Informatyka Stosowana Specjalność: ―

Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 3

Strona www: http://www.fis.agh.edu.pl/~gronek/

Osoba odpowiedzialna: dr inż. Gronek Piotr (gronek@agh.edu.pl)

Osoby prowadzące: dr inż. Malinowski Janusz (malinowski@fis.agh.edu.pl)dr inż. Gronek Piotr (gronek@agh.edu.pl)dr inż. Wawszczak Roman (wawszczak@fis.agh.edu.pl)mgr inż. Dwużnik Michał (michal.dwuznik@fis.agh.edu.pl)

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęćKod EKM Student, który zaliczył moduł

zajęć wie/umie/potrafiPowiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów

kształcenia (forma zaliczeń)

Wiedza

M_W001 Student zna i rozumie działaniewarstwowej budowy modułówfunkcjonalnych realizującychusługi transmisji danych wsieciach komputerowych.

IS1A_W10, IS1A_W04, IS1A_W13,IS1A_W08

Aktywność na zajęciach,Egzamin, Kolokwium, Udziałw dyskusji, Wykonaniećwiczeń laboratoryjnych

M_W002 Student zna i rozumiepodstawowe* pojęcia opisującedziałanie usług sieciowych zrodziny TCP/IP.* - pod pojęciem "podstawowe"należy rozumieć wszystkiepojęcia omawiane w ramachwykładu

IS1A_W10, IS1A_W04, IS1A_W18 Aktywność na zajęciach,Egzamin, Kolokwium, Udziałw dyskusji, Wykonaniećwiczeń laboratoryjnych

M_W003 Student dysponuje aktualnąwiedzą na temat działaniawybranych protokołówkoordynujących dynamicznąorganizację elementówskładowych sieci Internet.

IS1A_W10, IS1A_W04, IS1A_W18,IS1A_W19, IS1A_W13

Aktywność na zajęciach,Egzamin, Kolokwium, Udziałw dyskusji, Wykonaniećwiczeń laboratoryjnych

Umiejętności

1 / 7

M_U001 Student potrafi stworzyć prostąkonfigurację urządzeńimplementujących usługisieciowe warstwy drugiej itrzeciej wg modelu odniesieniaISO OSI.

IS1A_U07, IS1A_U16, IS1A_U01,IS1A_U05, IS1A_U13, IS1A_U12,IS1A_U02, IS1A_U19, IS1A_U09

Wykonanie ćwiczeńlaboratoryjnych

M_U002 Student potrafi właściwiewykorzystać standardoweinterfejsy komunikacyjne dozarządzania typowymiurządzeniami sieciowymi.

IS1A_U07, IS1A_U16, IS1A_U05,IS1A_U12, IS1A_U18, IS1A_U19,IS1A_U09

Wykonanie ćwiczeńlaboratoryjnych

Kompetencje społeczne

M_K001 Student potrafi pracować wzespole koordynującymdziałanie usług siecikomputerowych rodziny TCP/IPoraz samodzielnie zdobyćodpowiednią wiedzę iumiejętności, niezbędne dorealizacji jego części zadaniazespołowego.

IS1A_K04, IS1A_K01, IS1A_K02 Aktywność na zajęciach,Udział w dyskusji,Wykonanie ćwiczeńlaboratoryjnych

M_K002 Student potrafi przedstawićwykonany system sieciowy wsposób komunikatywny i potrafiokreślić warunki jegopraktycznego wdrożenia.

IS1A_K04, IS1A_K05, IS1A_K06 Aktywność na zajęciach,Udział w dyskusji,Wykonanie ćwiczeńlaboratoryjnych

Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęćKod EKM Student, który zaliczył moduł

zajęć wie/umie/potrafiForma zajęć

Wyk

ład

Ćwic

zeni

aau

dyto

ryjn

e

Ćwic

zeni

ala

bora

tory

jne

Ćwic

zeni

apr

ojek

tow

e

Konw

ersa

tori

um Zaję

cia

sem

inar

yjne

Zaję

cia

prak

tycz

ne

Inne

Zaję

cia

tere

now

e

Zaję

cia

E-le

arni

ngWiedza

M_W001 Student zna i rozumiedziałanie warstwowej budowymodułów funkcjonalnychrealizujących usługi transmisjidanych w sieciachkomputerowych.

+ - + - - - - - - - -

M_W002 Student zna i rozumiepodstawowe* pojęciaopisujące działanie usługsieciowych z rodziny TCP/IP.* - pod pojęciem"podstawowe" należyrozumieć wszystkie pojęciaomawiane w ramachwykładu

+ - + - - - - - - - -

2 / 7

Karta modułu - Sieci komputerowe

M_W003 Student dysponuje aktualnąwiedzą na temat działaniawybranych protokołówkoordynujących dynamicznąorganizację elementówskładowych sieci Internet.

+ - + - - - - - - - -

Umiejętności

M_U001 Student potrafi stworzyćprostą konfigurację urządzeńimplementujących usługisieciowe warstwy drugiej itrzeciej wg modeluodniesienia ISO OSI.

- - + - - - - - - - -

M_U002 Student potrafi właściwiewykorzystać standardoweinterfejsy komunikacyjne dozarządzania typowymiurządzeniami sieciowymi.

- - + - - - - - - - -

Kompetencje społeczne

M_K001 Student potrafi pracować wzespole koordynującymdziałanie usług siecikomputerowych rodzinyTCP/IP oraz samodzielniezdobyć odpowiednią wiedzę iumiejętności, niezbędne dorealizacji jego części zadaniazespołowego.

- - + - - - - - - - -

M_K002 Student potrafi przedstawićwykonany system sieciowy wsposób komunikatywny ipotrafi określić warunki jegopraktycznego wdrożenia.

- - + - - - - - - - -

Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)WykładSieci komputerowe i Internet1. Podstawy technologii sieciowych. (2 godz.)Zarys historii Internetu. Pojęcie sieci komputerowej. Warstwowe modele opisu siecikomputerowych. Identyfikacja węzłów sieci komputerowej. Sterowanie przepływem ikorekcja błędów transmisji. 2. Wprowadzenie do sieci LAN. Sieć Ethernet. (2 godz.)Rodzaje sieci lokalnych LAN. Przegląd metod dostępu do medium fizycznego.Topologie sieci LAN. Sieć Ethernet – rys historyczny i charakterystyka. Metoda dostępuCSMA/CD. Formaty komunikatów (ramek) sieci IEEE 802.3/Ethernet. 3. Wielosegmentowe konfiguracje Ethernet, przełączanie w sieciach LAN. (2 godz.)Rodzaje interfejsów fizycznych w sieciach Ethernet / IEEE 802.3. Konfiguracjewielosegmentowe. Działanie mostu w warstwie łącza danych. Mechanizm drzewarozpinającego (spanning tree). Przełączanie w sieci LAN. Sieci wirtualne w warstwiełącza danych – VLAN. 4. Rodzina protokołów TCP/IP. Podstawy trasowania w sieci Internet. (4 godz.)Klasyfikacja funkcji elementów sieci. Rodzaje algorytmów trasowania. Standaryzacjasieci Internet. Właściwości protokołu Internet Protocol v4 (IP v4). Budowa datagramu

3 / 7

Karta modułu - Sieci komputerowe

IP. Adresowanie węzłów w sieciach IP. Fragmentacja datagramów IP. Właściwości idziałanie protokołu ICMP. Zastosowanie protokołu ARP i DHCP. Właściwości protokołówwarstwy transportu. Zastosowania protokołu UDP. 5. Działanie protokołu TCP. Obsługa przeciążeń TCP. (3 godz.)Właściwości protokołu TCP. Zasada ruchomego okna. Sterowanie przepływem wprotokole TCP. Budowa segmentu TCP. Diagram stanów TCP. Zestawianie irozwiązywanie sesji TCP. Mechanizmy kontroli przeciążeń dostępne w protokole TCP. 6. Transmisje multicastowe w sieciach IP. (1 godz.)Alokacja adresów multicast. Odwzorowanie adresów multicast warstwy trzeciej idrugiej. Działanie protkołu IGMP. IGMP snooping. 7. Protokoły trasowania dynamicznego. Trasowanie multicastowe. (3 godz.)Algorytmy trasowania dynamicznego. Trasowanie wg wektora odległości. Trasowaniewg stanu łącza. Protokoły trasowania wewnątrzdomenowego. Protokół RIP. ProtokółOSPF. Protokoły trasowania międzydomenowego. Działanie protokołu BGP. Protokołytrasowania multicastowego. Działanie protokołu PIM. 8. Rozwój technologii sieci Ethernet. Sieci bezprzewodowe IEEE 802.11. (2 godz.)Właściwości technologii Fast Ethernet. Rodzaje interfejsów fizycznych Fast Ethernet –100Base-TX, -FX, -T4. Agregacja łącz. Autonegocjacja. Kodowanie danych warstwyfizycznej 4B/5B. Właściwości technologii Gigabit Ethernet. Kodowanie sygnałówwarstwy fizycznej 8B/10B. Specyfikacja IEEE 802.3ab (1000Base-T). Właściwościtechnologii 10-Gigabit Ethernet. Przegląd sieci bezprzewodowych IEEE 802.11. Metodadostępu do medium CSMA/CA. 9. Wybrane protokoły aplikacyjne TCP/IP. (2 godz.)Model usług sieciowych klient-serwer. System nazw domenowych DNS. Mapowanienazw domenowych. Rekursywny i iteracyjny schemat realizacji zapytań DNS. Rekordyzasobów DNS. Struktura komunikatów DNS. Znaki narodowe w etykietach DNS.Protokół transferu poczty elektronicznej SMTP. Elementy sesji protokołu SMTP.Rozszerzenia MIME. 10. Przegląd technologii sieci rozległych (WAN). Sieci MPLS. (3 godz.)Definicja sieci rozległych. Protokół PPP. Technologia Frame Relay. Sieci ATM. Podstawytechnologii MPLS. Ścieżki przełączania etykiet LSP. Protokoły dystrybucji etykiet LDP iRSVP-TE. Mechanizmy ochrony ścieżek LSP. Usługi wirtualnych sieci prywatnych nabazie infrastruktury MPLS. BGP-MPLS L3 VPN. MPLS L2 VPN – VPLS. Transmisjemulticast w MPLS. Technologie sieci optycznych SONET/SDH/OTN. Nowe trendytechnologii Ethernet – 100-Gigabit, Provider Backbone Bridges, Shortest PathForwarding. 11. Transmisje multimedialne w sieciach IP. (2 godz.)Przesyłanie strumieniowe danych multimedialnych. Protokoły transmisji danych czasurzeczywistego- RTP, RTCP, RTSP. Protokół SIP. Optymalizacja usług IP typu best effort.Mechanizmy zapewniania jakości usług (Quality of Service) w sieci IP – DiffServ,IntServ. Optymalizacja dystrybucji zasobów i sieci nakładkowe (CDN). 12. Problemy bezpieczeństwa w sieciach TCP/IP. (2 godz.)Przegląd zagadnień problematyki bezpieczeństwa transmisji w sieci TCP/IP. Algorytmyszyfrowania danych cyfrowych. Podpisy i certyfikaty cyfrowe. Tunele i sieci wirtualnesieci prywatne VPN. IP Secure Architecture (IPSec). Secure Socket Layer (SSL).Szyfrowanie poczty elektronicznej. Zapory filtrujące ruch sieciowy (firewall). Systemytranslacji adresów (NAT). 13. Przyszłość Internetu – protokół IPv6. (2 godz.)Główne cechy protokołu IPv6. Budowa pakietu IPv6. Adresacja węzłów w sieci IPv6.Zastosowania protokołu ICMPv6. Automatyczne wykrywanie sąsiadów. Stanowa ibezstanowa konfiguracja interfejsów sieci IPv6. Modyfikacje protokołów trasowaniadynamicznego (RIPng, OSPFv3, MP-BGP4), mechanizmy koegzystencji i migracji

4 / 7

Karta modułu - Sieci komputerowe

między siecią IPv4 i IPv6 – podwójny stos. Tunele IPv6 w IPv4.DS-lite, 6PE.NAT64/DNS64.

Ćwiczenia laboratoryjnePRACOWNIA SIECI KOMPUTEROWYCH1. Konfiguracja okablowania sieci lokalnejEfekty kształcenia: −student potrafi połączyć podstawowe urządzenia sieciowe (koncentrator,przełącznik) za pomocą typowego okablowania typu koncentrycznego, wielożyłowego(skrętka), światłowodowego,−student potrafi zweryfikować poprawność działania okablowania sieciowego zapomocą prostych urządzeń testujących. 2. Przełączanie w warstwie łącza danych Efekty kształcenia:−student potrafi skonfigurować interfejs Ethernet w systemie Linux,−student potrafi zrealizować przesyłanie komunikatów warstwy łącza danych (ramek)między systemami komputerowymi, także z użyciem modułu przełącznikasprzętowego,−student potrafi monitorować przesyłane komunikaty sieciowe za pomocądedykowanego oprogramowania,−student potrafi skonstruować most działający ma platformie systemu Unix. 3. Wirtualne sieci LAN (VLAN) Efekty kształcenia:−student potrafi skonfigurować interfejs sieci VLAN typu 802.3Q w systemie Linux,−student potrafi skonfigurować i uruchomić obsługę sieci VLAN w systemie Cisco IOS,−student potrafi zbudować most łączący segmenty różnych sieci VLAN na platformieLinux,−student potrafi skonfigurować połączenia trunkingowe między przełącznikami sieciVLAN typu 802.3Q,−student potrafi monitorować przesyłane komunikaty sieci VLAN za pomocądedykowanego oprogramowania. 4. Trasowanie statyczneEfekty kształcenia:−student potrafi skonfigurować interfejsy sieci IPv4 w systemie Linux,−student potrafi skonfigurować tabelę trasowania statycznego IPv4 w systemie Linux,−student potrafi skonfigurować interfejsy sieci IPv4 w systemie Cisco IOS.−student potrafi skonfigurować tabelę trasowania statycznego IPv4 w systemie CiscoIOS,−student potrafi zbudować wielosegmentową sieć przesyłania datagramów IP,−student potrafi monitorować i diagnozować problemy przesyłania datagramów wsieci IP za pomocą dedykowanego oprogramowania,−student potrafi budować sieci wielosegmentowe z wykorzystaniem adresacji podsiecii agregacji CIDR. 5. Konfiguracja zapory Firewall i NATEfekty kształcenia:−student potrafi uruchomić proste standardowe usługi sieciowe w systemie Linux,−student potrafi skonfigurować mechanizmy filtrowania pakietów protokołówICMP,UDP, TCP za pomocą oprogramowania iptables na platformie Linux,−student potrafi skonstruować proste reguły filtrowania pakietów w systemie CiscoIOS,−student potrafi skonstruować bramę translacji adresów NAT w systemie Linux. 6. Trasowanie dynamiczne

5 / 7

Karta modułu - Sieci komputerowe

Efekty kształcenia:−student potrafi skonfigurować działanie protokołów trasowania dynamicznego zapomocą narzędzi pakietu quagga w systemie Linux,−student potrafi student potrafi skonfigurować działanie protokołów trasowaniadynamicznego w systemie Cisco IOS,−student potrafi zbudować wielosegmentowy system trasowania z protokołem RIP v2.−student potrafi zbudować prostą konfigurację systemu autonomicznego składającegosię z kilku obszarów zarządzanych protokołem OSPF v2,−student potrafi uruchomić prostą konfigurację systemu trasowaniamiędzyobszarowego z wykorzystaniem protokołu BGP v4. 7. System nazw domenowych DNSEfekty kształcenia: −student potrafi skonfigurować elementy oprogramowania serwera nazwdomenowych DNS BIND v9 w systemie Linux,−student potrafi zaprojektować strefę zarządzania domeną w systemie DNS iprzygotować bazę podstawowych rekordów DNS,−student potrafi zaprojektować delegację zarządu poddomeny w systemie DNS,−student potrafi skonfigurować i uruchomić współdziałanie serwerów DNS typuprimary i secondary oraz zrealizować transfer bazy rekordów strefy DNS (zonetransfer). 8. zarządzanie urządzeniami sieciowymi – protokół SNMPEfekty kształcenia: −student potrafi skonfigurować i uruchomić proces agenta SNMP v2 w systemie Linux,−student potrafi uruchomić podstawową funkcjonalność agenta SNMP w systemieCisco IOS,−student potrafi przeprowadzić przegląd dostępnych rekordów bazy MIB agenta SNMPza pomocą oprogramowania klienckiego działającego z wiersza poleń systemu Linux,−student potrafi skonstruować prosty system monitorowania urządzań sieciowych zapomocą wybranego oprogramowania stacji zarządzania siecią.

Sposób obliczania oceny końcowejW ramach laboratorium komputerowego studenci wykonują szereg ćwiczeń, za które mogą zdobyćokreśloną liczbę punktów, zgodnie z kryteriami zamieszczonymi na stronie internetowej przedmiotuoraz przedstawionymi na pierwszych zajęciach. Punkty są przeliczane na ocenę. Przygotowaniemerytoryczne do zajęć jest ponadto weryfikowane sprawdzianami pisemnymi. Na podstawie ocencząstkowych ustalana jest ocena zaliczeniowa laboratorium.Egzamin zakłada udzielenie odpowiedzi na zadaną liczbę pytań, wybranych przez egzaminatora zzawczasu uzgodnionej i udostępnionej na stronie internetowej przedmiotu, listy.Ocena końcowa z modułu obliczana jest jako średnia ważona z oceny zaliczeniowej zajęćlaboratoryjnych (z wagą 40%) i oceny z egzaminu (z wagą 60%).

Wymagania wstępne i dodatkowe•Znajomość podstaw arytmetyki binarnej i szesnastkowej.•Podstawowa umiejętność posługiwania się komendami powłoki Bourne shell (bash).

Zalecana literatura i pomoce naukowe•Adolfo Rodriguez, John Gatrell, John Karas, Roland Peschke, “TCP/IP Tutorial and Technical Overview”,IBM Redbooks 2006 [ http://www.redbooks.ibm.com/redbooks/pdfs/gg243376.pdf ]•James F. Kurose, Keith W. Ross, „Computer Networking: A Top-Down Approach, 4/E”, Addison-Wesley2008•Andrew S. Tanenbaum, „Sieci komputerowe”, Helion 2004•W. Richard Stevens i in., “Biblia TCP/IP”. Tom I, II, III, RM 1998 (2003)•J. Scott Haugdahl, „Diagnozowanie i utrzymanie sieci. Księga eksperta”, Helion 2001

6 / 7

Karta modułu - Sieci komputerowe

•Olivier Bonaventure, Computer Networking: Principles, Protocols and Practice, UCL 2010 [http://inl.info.ucl.ac.be/cnp3 ]

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułuNie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkoweNie usprawiedliwiona nieobecność na więcej niż 60 % wykładów oznacza konieczność odpowiedzi nadodatkowe pytanie w trakcie egzaminu.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)

Forma aktywności studenta Obciążeniestudenta

Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 35 godz

Udział w wykładach 30 godz

Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 30 godz

Przygotowanie do zajęć 30 godz

Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz

Sumaryczne obciążenie pracą studenta 127 godz

Punkty ECTS za moduł 5 ECTS

7 / 7

Karta modułu - Sieci komputerowe